【网络协议】聊聊UDP协议

前面的几篇文章讲述了链路层和IP层，主要的话其实就是MAC地址，以及通过IP地址求MAC地址的ARP协议。PING的底层协议 ICMP
。动态分配IP协议 DHCP等。而从今天开始我们开始讲述传输层协议，传输层主要就是UDP和TCP。

TCP 和 UDP 有哪些区别？

面试中常问到的其实就是TCP和UDP的区别，首先一个特别明显的区别就是TCP是面向连接的，UDP是无连接的。
连接其实就是在客户端和服务端之间维护连接，通过建立一定的数据结构来维护双方交互的状态，用这样的数据结构来保证所谓的面向连接的特性。

第二点：TCP提供可靠交付，IP层其实没有保证数据的可靠性，TCP传输层保证来传输的数据，无差错、不丢失、不重复，并且按序到达。而UDP不保证可靠传输。并且不按顺序到达。

第三点：TCP是面向字节流，发送的是一个一个的流，UDP是一个一个的数据报。

第三点：TCP具备拥塞控制，也就是会根据丢包以及网络稳定情况进行调整自己发送数据的快慢。UDP其实不管三七二十一，只管发送。

第四点：TCP是一个有状态服务。会明确记录包又没有到达，UDP是无状态的服务。

UDP 包头是什么样的？

当目标机器收到包后，会不断取下MAC头，IP头。在IP头中标识的是UDP和TCP。就可以从中开始解析数据，但是处理完UDP数据之后，应该把数据交给谁处理，内核的事情处理完毕之后，应该交给应用程序，每个应用程序都有自己的端口，正是通过目的端口号进行区分的。
所以UDP的格式是源端口号，目的端口号，剩下就是UDP长度以及UDP校验和。

UDP 的三大特点

沟通简单，默认认为网络世界是美好的，不容易丢弃。
可以互相传输数据，可以发送给其他人，也可以收到其他人发送的数据。
不具备网络情况进行灵活处理。

UDP 的三大使用场景

虽然UDP不保证数据的可靠传输，但是针对一些场景来说，其实也非常适合使用UDP进行传输数据。

1.网络情况比较稳定的情况 或者对于丢包场景不敏感的应用。而DHCP其实基于UDP协议的。获取IP协议是内网请求，所以针对这种场景比较适合。
2.不需要建立连接，就可以广播的应用。可以承载广播或者多播的协议，DHCP就是一种广播的形式。
3.处理速度快，时延低，可以容忍少数丢包，，因为不需要关心数据是否丢失等情况，所以不处理复杂的应用场景。

UDP使用场景案例

网页或者 APP 的访问

原来网页和APP是基于HTTP的，HTTP基于TCP，建立连接比较耗费资源，所以提出来QUIC （quick udp internet connections）快速UDP互联网连接。目的是降低网络通信的延迟，提供更好的用户互动体验。

流媒体的协议

直播视频中其实最重要的就是实时性，可以间断的丢包，选择性的丢帧。所以很多直播应用，都采用的是UDP实现自己的视频传输协议。

实时游戏

游戏场景其实也是实时性比较高，游戏对实时要求较为严格的情况下，采用自定义的可靠 UDP 协议，自定义重传策略，能够把丢包产生的延迟降到最低，尽量减少网络问题对游戏性造成的影响。

IoT 物联网

移动通信领域

小结

本篇主要简单介绍了TCP和UDP的区别，在于TCP为保证数据的可靠传输有自己的一套机制，而UDP不是基于连接的，所以对于实时性场景一般都是采用UDP进行使用。